三元里站是广州地铁二号线的一座车站，位于白云区广园西路三元里大道路口东侧的地底。于2002年12月29日随二号线通车而启用，是白云区第一个开通的地铁车站。
三元里站共设有两层。地面为广园西路和高架桥、三元里大道、三元里村、泰安广场及其它建筑；地下一层为站厅层；地下二层为2号线站台层。
为方便行人进出，三元里站站厅收费区位于西侧，收费区内设有四条扶手电梯及两组楼梯往返月台。由于专用电梯（升降机）连接站台与站厅南侧的非付费区，乘客使用时需请求工作人员协助才可使用。
三元里站设有便利店、面包糕饼店、糖果店以及洗衣店。此外本站亦设有自动售卖机、自动照相机、中国建设银行自动柜员机、“好易”自助服务机等自助服务设施。
三元里站设有一个岛式月台，位于广园西路东侧地底。
另外，本站北面设有一条存车线。该条存车线用于停放备用车，并在晚高峰期间向南开出疏导客流。本站曾经作为2号线北面终点站，以及短线（小交路）列车终点站时亦使用该存车线折返。
三元里站共设有6个出入口，其中D出入口可直接连通御龙服装城。
另外，B出入口初期为单独出入口，后期因配合三元里泰安广场建设改建为紧贴该广场西侧地面，当时亦临时将其封闭直至改造完毕。
三元里站附近城中村以及各种住宅区林立，同时又邻近桂花岗一带的皮具以及鞋业批发市场，不少乘客会携带大量行李物品以及包裹进出站；因此本站全天客流不俗，有时甚至会出现人潮。在2010年下半年前，本站曾经是白云区唯一的一座地铁车站，因此有不少来自白云区西部的居民会取道本站乘搭地铁前往广州市区。
值得一提的是，本站曾经是2号线工作日早高峰短线车（三元里至江泰路）的终点站，后来由于北延段客流增长而在2019年12月20日延长至嘉禾望岗站。
在1988年的地下铁道路网规划中，本站已作为2号线的一个中途站出现。后来本站成为旧2号线首期的北端终点站，先行建设。2号线首期工程于1999年10月10日正式动工。2001年8月19日，本站III号通道施工时，发生事故。
2002年12月29日，本站作为2号线终点站，随2号线首期首通段启用。当时本站亦是白云区唯一一座地铁车站。直至2010年9月21日，本站一直作为2号线的北端总站。同年9月22日至24日，本站随旧2号线一同停运，进行线路拆解。最终本站于2010年9月25日随新2号线（嘉禾望岗至广州南站）通车，重新启用，并成为2号线其中一个中途站。
